XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義

XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義2024/3/12XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.1控制軋制和控制冷卻的基本內(nèi)容及工藝參數(shù)設(shè)計5.1.1控制軋制工藝的主要內(nèi)容根據(jù)鋼材的化學(xué)成分、組織特點和對性能及質(zhì)量的要求不同，制定各種鋼材的控制軋制工包括的內(nèi)容也不同，控制的參數(shù)及重點也各不相同，基本內(nèi)容包括幾個方面。坯料加熱制度的選擇原料有鋼錠、連鑄坯和鋼坯三種。鋼錠或坯料的加熱制度與鋼種和所采用的控制軋制工藝有密切關(guān)系；同時也與所采用的現(xiàn)有加熱爐結(jié)構(gòu)和特點有關(guān)。2XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義

加熱制度主要有：坯料的入爐溫度加熱速度最高加熱溫度保溫時間坯料出爐溫度坯料溫度均勻性、氧化和脫碳程度的要求。坯料的最高加熱溫度的選擇：應(yīng)考慮原始奧氏體晶粒、晶拉均勻程度碳化物的溶解程度開軋溫度和終軋溫度的要求。3XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義生產(chǎn)經(jīng)驗采用控制軋制和控制冷卻工藝的鋼種有降低加熱溫度的趣勢。控軋鋼坯料的加熱溫度比普通熱軋坯料的加熱溫度低50—100℃左右如果軋機(jī)的能力比較大，軋制壓力和電機(jī)能力許可的話，加熱溫度可以進(jìn)一步降低到l050℃左右。因為提高加熱溫度除了增加燃料消耗、金屬消耗和縮短加熱爐的使用壽命外，將促使原始奧氏體晶粒粗大，延長道次之間的待溫時間，影響軋機(jī)的生產(chǎn)能力，降低軋機(jī)的產(chǎn)量特別注意不具備軋后冷卻設(shè)備或冷卻設(shè)備能力不足時，因加熱溫度高而造成的終軋溫度過高將使鋼組織粗大而不均勻，力學(xué)性能降低

4XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.1.2選擇和設(shè)計控制扎制工藝的類型根據(jù)軋鋼車間的軋機(jī)布置、結(jié)構(gòu)、道次分配、冷卻設(shè)備的型式、特點和冷卻能力按鋼種的變形奧氏體再結(jié)晶曲線、變形奧氏體相變曲線圖、相變產(chǎn)物組織狀態(tài)、變形抗力曲線以及鋼種的力學(xué)性能要求，選擇以下工藝方案5XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義工藝方案第一種方案：完全再結(jié)晶型控制軋制工藝。全部變形在奧氏體再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，終軋溫度不低于奧氏體再結(jié)晶溫度的上限（奧氏體再結(jié)晶的最低溫度），道次變形量不低于奧氏體再結(jié)晶的臨界變形量。第二種方案：完全再結(jié)晶型與未再結(jié)晶型配合的控制工藝。完全再結(jié)晶進(jìn)行一定的變形，部分再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行待溫或快速冷卻，而在奧氏體的未再結(jié)晶區(qū)繼續(xù)變形，并在未再結(jié)晶區(qū)結(jié)束軋制。6XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義工藝方案第三種方案：完全未再結(jié)晶型、未再結(jié)晶型和奧氏體與鐵素體兩相區(qū)軋制的三階段控制軋制。在奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制一些道次，接近部分再結(jié)晶區(qū)時進(jìn)行待溫或快冷，進(jìn)入未再結(jié)晶區(qū)溫度后繼續(xù)軋制，在奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制一定道次，達(dá)到一定變形量后終止軋制。國內(nèi)軋機(jī)條件：多采用第一種和第二種類型的控制軋制方案。設(shè)計控制軋制工藝類型要與設(shè)計控制冷卻工藝相配合才能取得更好的強(qiáng)韌化效果．7XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.1.3控制軋制工藝參數(shù)的設(shè)計與確定控軋工藝類型確定之后，應(yīng)進(jìn)一步設(shè)計和確定所有的工藝參數(shù)。鋼材類型不同，確定工藝參數(shù)內(nèi)容不同。中厚板和熱軋帶鋼生產(chǎn)的控制軋制工藝參數(shù)包括溫度制度和變形制度的確定。溫度制度參數(shù)為開軋限度、中間停軋待溫時的溫度范圍、未再結(jié)晶區(qū)的開軋溫度及終軋溫度。變形制度包括按控制軋制類型(階段)進(jìn)行軋制道次和變形量的分配、每道變形量的確定、未再結(jié)晶區(qū)總變形量的確定以及根據(jù)鋼種要求確定平整道次的壓下量。對平整道次臨界變形量比較敏感的鋼種應(yīng)給予足夠的注意。不然，出于平整道次壓下率確定不合適，引起晶粒嚴(yán)重不均，產(chǎn)生個別特大晶粒，造成混晶，導(dǎo)致性能下降。8XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義道次變形分配滿足奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)臨界變形量的要求，要考慮軋機(jī)設(shè)備能力及生產(chǎn)率的要求。壓下量的分配一殷在奧氏體區(qū)采用大的道次變形量，以增加奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量，細(xì)化晶粒。在未再結(jié)晶區(qū)在不發(fā)生部分再結(jié)晶的前提下，盡可能采用大的道次變形量，以增加形變帶，為鐵素體相變形核創(chuàng)造有利條件。在軋機(jī)能力比較小的條件下，采用在未再結(jié)晶區(qū)多道次、每道次小變形量并縮短中間停留時間的快軋控制方案，也取得較好的效果，而且不降低軋機(jī)產(chǎn)量。經(jīng)驗結(jié)論在未再結(jié)晶區(qū)大于45—50％的總變形率有利于鐵素休晶粒細(xì)化。9XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義終軋溫度的確定終軋溫度必須按變形奧氏體的相變曲線來確定。因為熱變形的影響，變形奧氏體向鐵素體或滲碳體轉(zhuǎn)變的相變溫度都有提高。如果采用兩相區(qū)終軋的控軋工藝，要根據(jù)變形奧氏體的相變溫度確定在兩相區(qū)內(nèi)的壓下道次、總變形量和終軋溫度，只有這樣才能達(dá)到兩相區(qū)控軋要求10XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義工藝優(yōu)化根據(jù)各鋼種的要求，提出的控制軋制工藝參數(shù)可以進(jìn)一步進(jìn)行工藝優(yōu)化。優(yōu)化參數(shù)：軋機(jī)的允許軋制壓力，設(shè)備條件。優(yōu)化后的控制軋制工藝參數(shù)既能滿足控制軋制要求，又能滿足軋機(jī)條件要求，充分發(fā)揮軋機(jī)能力，提高軋機(jī)產(chǎn)量，并為工藝參數(shù)的計算機(jī)控制提供了合理數(shù)據(jù)和控制程序。11XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義1）型鋼生產(chǎn)中的控制軋制工藝參數(shù)溫度制度生產(chǎn)型鋼的孔型系統(tǒng)和尺寸基本確定例如改變加熱溫度、開軋和終軋溫度等措施以實現(xiàn)控制軋制工藝。根據(jù)這一特點，型鋼生產(chǎn)的控制冷卻工藝的作用就十分重要了？通過控制冷卻工藝參數(shù)可以達(dá)到改善鋼材性能和開發(fā)新品種的目的。12XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義2）熱軋鋼管生產(chǎn)的控制軋制工藝參數(shù)溫度制度和變形制度確定管坯的加熱溫度和各機(jī)組的變形溫度和變形量。將控制軋制與控制冷卻工藝相結(jié)合，特別是采用鋼管形變熱處理工藝以達(dá)到提高鋼管性能，簡化工藝過程和節(jié)省能源的目的。13XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義3）控軋、控冷鋼化學(xué)成分的調(diào)整其他成分相同時，含0.1％C鋼的經(jīng)過控軋，因晶粒細(xì)化,σs相當(dāng)于普通熱軋含碳0.2%C鋼的σs值。由于鐵素體晶粒細(xì)化和珠光體數(shù)量相對減少，鋼的韌性得到提高。改善不了鋼的焊接性能。碳對鋼的韌性和可焊性不利，為了改善鋼的塑性和焊接性能，在控制軋制條件下，低碳鋼、低合金鋼和微合金化鋼可以適當(dāng)降低碳含量。其他成分也要作適當(dāng)調(diào)整如MnPSSi等14XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.1.4控制冷卻工藝設(shè)計根據(jù)鋼材的產(chǎn)品種類、尺寸規(guī)格和形狀的不同以及軋機(jī)特點和主設(shè)備布置的區(qū)別，控空冷卻工藝各不相同，工藝設(shè)計的內(nèi)容也有所差別?，F(xiàn)就鋼板、鋼管和型鋼的控制冷卻工藝的設(shè)計分別介紹如下。15XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義1)鋼板控制冷卻工藝的設(shè)計(1)板帶材的冷卻方式主要根據(jù)以下選擇冷卻能力，冷卻均勻程度，節(jié)省冷卻介質(zhì)(水、高壓空氣等)，節(jié)省動力，可控性好靈活可靠，對水質(zhì)要求不高，容易維修保養(yǎng)，能夠用計算機(jī)進(jìn)行控制。冷卻方式：層流冷卻、噴射冷卻、噴流冷卻、噴霧冷卻、水霧混合冷卻、冷床上進(jìn)行風(fēng)冷、空冷（在空氣中自然冷卻）、壓力淬火和輥式淬火法（主要是采用高壓水冷卻鋼板，同時用壓力淬火機(jī)或輥式淬火機(jī)的壓住鋼板以防止鋼板變形）

16XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義(2)水冷設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計按所選擇的水冷方式對水冷設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。如果本車間已經(jīng)具有控制冷卻裝置，則可以直接進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)計。新設(shè)計的控制冷卻系統(tǒng)主要包括以下各項的設(shè)計：水冷器的結(jié)構(gòu)，數(shù)量及布置，水路系統(tǒng)，儀表和控制系統(tǒng)等。17XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義(3)控制冷卻工藝參數(shù)設(shè)計根據(jù)控制冷卻設(shè)備條件和鋼板的組織性能要求，進(jìn)一步選擇和設(shè)計水冷工藝參數(shù)，其內(nèi)容有：開始快冷溫度，各水冷器的水壓和水量，冷卻時間，鋼板移動速度，開啟水冷器個數(shù)及順序鋼板表面的最高返紅溫度(決定于鋼板表面的冷卻最低溫度)。根據(jù)鋼板的控制冷卻制度，設(shè)計控制冷卻程序，以便控制各工藝參數(shù)，達(dá)到預(yù)測的鋼板組織和性能。18XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.2板帶鋼控軋與控冷應(yīng)用實例5.2.1北極管線用針狀鐵素體鋼19XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義管線鋼的發(fā)展歷史

60年代末70年代初，美國石油組織在API5LX和API5LS標(biāo)準(zhǔn)中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65三種鋼.這種鋼突破了傳統(tǒng)鋼的觀念，碳含量為0.1-0.14%，在鋼中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通過控軋工藝使鋼的力學(xué)性能得到顯著改善。到1973年和1985年，API標(biāo)準(zhǔn)又相繼增加了X70和X80鋼，而后又開發(fā)了X100管線鋼，碳含量降到0.01-0.04%，碳當(dāng)量相應(yīng)地降到0.35以下，真正出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。20XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義21XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義特點利用細(xì)小的TiN來增加基體合金和焊縫的韌性，而降低了C、Mn和Mo來提高可焊性。降低Mn和Mo所帶來的強(qiáng)度降低是用加V和運用嚴(yán)格的控制軋制來彌補(bǔ)。增加板坯中的細(xì)小TiN含量來提高韌性。

22XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義利用細(xì)小的TiN控制軋制概要

1）使板坯加熱時的γ晶粒（此后稱為γH）細(xì)化至ASTM4－7號，并使細(xì)小的TiN（不大于0.02μm）在板坯中彌散分布。其結(jié)果是借助于在再結(jié)晶區(qū)域軋制的效果，奧氏體晶粒（此后稱為γR）顯著地均勻細(xì)化，隨后在非再結(jié)晶區(qū)軋制時拉長，軋后轉(zhuǎn)變成均勻的細(xì)晶粒的顯微組織。2）在再結(jié)晶區(qū)域軋制時，細(xì)小的TiN阻止再結(jié)晶的奧氏體晶粒長大，并加速它們的細(xì)化。3）利用細(xì)小的TiN的控制軋制操作一般可用于任何成分的鋼。23XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義運用細(xì)小的TiN控制軋制的研究試驗鋼的化學(xué)成分

注：加熱條件：加熱時間、保溫時間：所有鋼均為1小時，不論它們的化學(xué)成分如何。當(dāng)保溫時間在0和2小時之間，而加熱溫度不高于1150℃時，隨保溫時間增加，γ晶粒的長大不超過ASTMNo.5級。24XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義用細(xì)小的TiN細(xì)化γH為了達(dá)到使γH有效地細(xì)化，TiN的尺寸和含量最好不大于0.02μm和不少于0.004％。γH細(xì)化對γR的影響細(xì)小的TiN對γH的細(xì)化有顯著的影響。。在再結(jié)晶區(qū)域軋制后對γ晶粒細(xì)化進(jìn)行了試驗。而不論γ晶粒尺寸的差別如何小，無TiN鋼晶粒趨向較大的尺寸區(qū)間。25XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義結(jié)論

加入細(xì)小的TiN使γH細(xì)化，有助于控制軋制鋼的顯微組織細(xì)化和韌性改善。這種工藝可用于任何化學(xué)成分的鋼。例如在改善低C中Mn-Nb-V，低Mo鋼的韌性也獲得成功。采用這種工藝，新日本鋼鐵公司已建立了北極用厚壁X70級管線的大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)。26XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.2.2現(xiàn)代化寬厚板廠控制軋制和控制冷卻技術(shù)近三十年以來,控制軋制和控制冷卻技術(shù)在國外得到了迅速的發(fā)展,國外大多數(shù)寬厚板廠均采用控制軋制和控制冷卻工藝,生產(chǎn)具有高強(qiáng)度、高韌性、良好焊接性的優(yōu)質(zhì)鋼板。27XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義控軋控冷技術(shù)的冶金學(xué)原理鋼的強(qiáng)化機(jī)理及對韌性的影響鋼的強(qiáng)化機(jī)理主要有:固溶、析出、位錯、細(xì)晶(晶界強(qiáng)化、亞晶強(qiáng)化)、相變強(qiáng)化等.固溶強(qiáng)化,通過添加C,Mn,Si,Ni等合金元素來獲得。通過添加Nb,V,Ti微合金元素及采用控制軋制工藝可實現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化。在采用強(qiáng)化手段提高鋼的強(qiáng)度的同時,還必須考慮到強(qiáng)化手段對鋼韌性的影響28XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義獲得細(xì)小鐵素體晶粒的途徑——三階段控制軋制原理奧氏體再結(jié)晶區(qū)域軋制(≥950℃)在奧氏體再結(jié)晶區(qū)域軋制時,軋件在軋機(jī)變形區(qū)內(nèi)發(fā)生動態(tài)回復(fù)和不完全再結(jié)晶。在兩道次之間的間隙時間內(nèi),完成靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。加熱后獲得的奧氏體晶粒隨著反復(fù)軋制——再結(jié)晶而逐漸變細(xì)。圖中第Ⅰ階段,由于軋件溫度較高,奧氏體再結(jié)晶在短時間內(nèi)完成且迅速長大,未見明顯的晶粒細(xì)小。隨著軋制溫度的降低,軋制道次的增多(即:再結(jié)晶次數(shù)的增多),在低溫再結(jié)晶區(qū)域(圖中第Ⅱ階段)軋制時,晶粒細(xì)化效果明顯，強(qiáng)化作用充分體現(xiàn)出來,相變后的組織為細(xì)小等軸的鐵素體晶粒和珠光體組織29XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域軋制(<950℃～Ar3)在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域(圖中第Ⅲ階段)軋制時,由于軋后的奧氏體不產(chǎn)生再結(jié)晶,因此隨著軋制道次的增加,變形奧氏體晶粒沿軋制方向逐漸拉長,且在變形奧氏體晶粒中形成大量的變形帶和位錯。變形奧氏體的晶界、變形帶及位錯等處是鐵素體形核部位。隨著變形量的增大,變形帶數(shù)量增多,而且分布更均勻。另外奧氏體晶粒被拉長后,將阻礙鐵素體晶粒的長大,因而相變后可獲得更加細(xì)小的鐵素體及珠光體組織。對于微合金鋼而言,微合金元素的碳氮化合物在相變時,優(yōu)先在奧氏體晶界、變形帶、位錯處析出,從而阻礙鐵素體、珠光體晶粒的長大30XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制(<Ar3)在(γ+α)兩相區(qū)(圖中第Ⅳ階段)高溫區(qū)域軋制一定的道次,達(dá)到一定累積變形量,未相變的變形奧氏體由于變形而繼續(xù)被拉長。同時晶粒內(nèi)形成的變形帶及位錯,在這些部位形成新的等軸鐵素體晶粒。而先析出的鐵素體晶粒,由于塑性變形在晶粒內(nèi)部形成大量的位錯,并經(jīng)回復(fù)形成亞晶結(jié)構(gòu)。這些亞晶結(jié)構(gòu)使鋼的強(qiáng)度提高,脆性轉(zhuǎn)變溫度降低。經(jīng)(γ+α)兩相區(qū)軋制后,室溫條件下金相組織較復(fù)雜,通常為由極細(xì)小的等軸鐵素體、拉長的鐵素體、具有亞晶結(jié)構(gòu)的變形鐵素體、極細(xì)小的珠光體組成的混合組織。兩相區(qū)軋制使相變后組織更加細(xì)小,同時產(chǎn)生了位錯強(qiáng)化及亞晶強(qiáng)化,從而進(jìn)一步提高了鋼的強(qiáng)度和韌性31XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義控制冷卻的強(qiáng)韌性機(jī)理熱變形使得鋼的相變溫度(Ar3)提高,致使鐵素體在較高溫度下析出,在空冷過程中鐵素體晶粒長大,從而使控制軋制效果受到限制?？刂栖堉票仨毰浜霞铀倮鋮s工藝,降低相變溫度,進(jìn)一步細(xì)化鐵素體及珠光體組織,同時使Nb,Ti,V微合金元素的碳氮化合物更加彌散析出,進(jìn)一步提高析出強(qiáng)化效應(yīng)。當(dāng)冷卻速度達(dá)到一定值時,軋后加速冷卻得到的相變組織從鐵素體和珠光體組織變成更細(xì)小的鐵素體和貝氏體組織,貝氏體量隨著冷卻速度加快而增加,且生成的貝氏體組織極細(xì),從而使鋼板強(qiáng)度進(jìn)一步提高32XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義現(xiàn)代化寬厚板廠控制軋制技術(shù)控制軋制工藝參數(shù)的確定原則板坯出爐溫度在確保鋼中微合金元素碳氮化合物溶解的前提下,應(yīng)盡可能采用低的出爐溫度,以獲得細(xì)小的原始奧氏體組織。板坯加熱溫度過高,碳氮化合物完全固溶后,奧氏體晶粒將迅速長大,影響控軋效果,對鋼的強(qiáng)度和韌性有負(fù)面影響,同時延長了控制軋制中間待溫冷卻時間,降低軋機(jī)產(chǎn)量。采用控制軋制工藝時,板坯的出爐溫度一般控制在1050～1200℃之間,具體出爐目標(biāo)溫度的確定應(yīng)根據(jù)鋼的化學(xué)成分、控軋工藝、成品厚度以及規(guī)格難軋程度而定。33XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義再結(jié)晶區(qū)域軋制后中間坯厚度及溫度保證該階段軋制后變形奧氏體完全再結(jié)晶,此時中間坯目標(biāo)溫度一般>950℃,在確定板坯出爐目標(biāo)溫度時,必須考慮這一因素。該階段累積壓下率通常占總壓下量的60%～80%,軋后中間坯厚度為成品厚度的3～4倍,以確保后階段軋制時奧氏體有足夠的延伸,發(fā)揮控制軋制的強(qiáng)化作用。未再結(jié)晶區(qū)域軋制開軋溫度和兩相區(qū)軋制累積壓下率及終軋溫度奧氏體未再結(jié)晶區(qū)域軋制開軋溫度,通常在900～800℃之間,盡可能避開奧氏體部分再結(jié)晶區(qū)域,防止因出現(xiàn)奧氏體混晶組織對性能造成不利影響34XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義在未再結(jié)晶區(qū)結(jié)束軋制的控軋工藝,終軋溫度高于Ar3。Ar3取決于鋼的化學(xué)成分、變形量等影響因素,應(yīng)通過試驗方法確定,這對制定目標(biāo)終軋溫度是必要的。在(γ+α)兩相區(qū)進(jìn)行軋制的控軋工藝,終軋溫度低于Ar3。在確定終軋溫度時,必須考慮到兩相區(qū)軋制的累積變形量,一般取20%～30%,使未相變變形奧氏體晶粒在兩相區(qū)軋制時,繼續(xù)拉長;相變獲得的鐵素體晶粒產(chǎn)生塑性變形,形成亞晶結(jié)構(gòu)及位錯,以進(jìn)一步提高鋼板的強(qiáng)度及韌性。高牌號管線鋼終軋溫度一般選680～720℃35XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義控制軋制生產(chǎn)工藝寬厚板廠控制軋制工藝與常規(guī)軋制工藝相比,由于增加了中間待溫冷卻,后階段需在規(guī)定溫度范圍內(nèi)軋制且累積壓下率有特殊要求,因此軋鋼工藝很復(fù)雜。如果中間坯在冷卻過程中,軋機(jī)處于空載待機(jī)狀態(tài),將大大影響軋機(jī)產(chǎn)量,因而國外寬厚板廠自70年代開始采用多塊板坯交叉軋制方式,減少軋機(jī)待機(jī)時間,提高產(chǎn)量36XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義單機(jī)架二階段控制軋制工藝此控制軋制工藝比較簡單,對產(chǎn)量的影響程度較小,但要求軋機(jī)前后有足夠長的待溫冷卻輥道。為了縮短中間坯的冷卻時間,日本的一些寬厚板廠采用水冷裝置進(jìn)行強(qiáng)制冷卻37XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義雙機(jī)架兩階段控制軋制工藝此工藝也比較簡單,但應(yīng)有較長的中間輥道供中間坯待溫冷卻用38XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義雙機(jī)架三階段控制軋制工藝德國迪林根寬厚板廠采用三階段控制軋制工藝生產(chǎn)管線鋼。在粗軋機(jī)上進(jìn)行第一階段軋制。軋后的粗軋中間坯在中間輥道上空冷至規(guī)定溫度后在精軋機(jī)上進(jìn)行第二階段軋制,在高溫未再結(jié)晶區(qū)域完成第二階段軋制軋成的精軋中間坯迅速送至加速冷卻裝置進(jìn)行強(qiáng)制冷卻,冷卻至規(guī)定溫度后在精軋機(jī)上進(jìn)行第三階段軋制,在低溫未再結(jié)晶區(qū)域開軋,在兩相區(qū)結(jié)束軋制39XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義控制軋制和控制冷卻組合技術(shù)的應(yīng)用不同階段的控制軋制均能細(xì)化鐵素體晶粒,改善鋼板的強(qiáng)度和韌性。但變形使得相變溫度升高,從而削弱了控制軋制效果。軋后采用加速冷卻工藝,能在原有成分基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度,也能在降低碳當(dāng)量的情況下保持原有的強(qiáng)度,從而改進(jìn)鋼板的韌性及焊接性能。兩相區(qū)軋后冷卻強(qiáng)化效果比未再結(jié)晶區(qū)域軋后冷卻產(chǎn)生的強(qiáng)化效果差,這是由于加速冷卻僅對未相變奧氏體組織起強(qiáng)化作用。40XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義國外現(xiàn)代化寬厚板廠采用控軋控冷組合工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度管線鋼迪林根寬厚板廠80年代末采用三階段控制軋制和軋后加速冷卻工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度X65、X70管線鋼。

90年代初開始改為采用三階段控制軋制、中間坯強(qiáng)制水冷及軋后加速冷卻工藝,以達(dá)到降低合金元素量、降低碳當(dāng)量、改善鋼的韌性及焊接性能的目的。中間坯強(qiáng)制冷卻強(qiáng)化機(jī)理是通過抑制變形奧氏體回復(fù),使得相變后鐵素體組織更加細(xì)小、貝氏體組織更加均勻彌散分布來實現(xiàn)的。日本眾多的寬厚板廠采用控軋控冷組合工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度船板。如日本鋼管福山寬厚板廠采用單一化學(xué)成分、不同工藝生產(chǎn)25mm厚360MPaA、D、E級高強(qiáng)度船板,且滿足各種級別韌性要求。41XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義控軋控冷工藝對寬厚板工廠設(shè)備的要求控制軋制的顯著特點是超低溫軋制和高的軋制負(fù)荷,對軋機(jī)設(shè)備提出了極高的要求。對于5m級寬厚板軋機(jī),最大軋制壓力應(yīng)達(dá)100MN。為了確保成品鋼板的厚度精度、低平凸度、良好的平直度,軋機(jī)的剛性系數(shù)應(yīng)達(dá)10kN/mm,支承輥直徑達(dá)2000～2400mm,同時應(yīng)采用工作輥彎輥等平直度控制手段?？刂栖堉扑璧拇筌堉屏?軋機(jī)主傳動電機(jī)功率應(yīng)達(dá)2×10000kW(上、下單獨傳動),允許最大過載力矩達(dá)2×4000kNm,電機(jī)轉(zhuǎn)速0～60/120r/min,最大軋制速度達(dá)6.5～7m/s.42XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義對加速冷卻裝置、熱矯直機(jī)的能力及鋼板平直度確保功能提出了很高的要求。為了使冷卻后的鋼板在長度、寬度方向上溫度均勻,國外加速冷卻裝置及相關(guān)計算機(jī)控制系統(tǒng)均有特殊控制功能。國外出現(xiàn)了最大矯直力達(dá)40000kN等級的強(qiáng)力熱矯直機(jī).對剪切線設(shè)備提出了新的要求。國外出現(xiàn)了可剪切鋼板強(qiáng)度達(dá)1200MPa(厚度≤40mm)的強(qiáng)力三曲軸(或二曲軸)滾切式剪切機(jī),此類設(shè)備適應(yīng)了控軋控冷技術(shù)的發(fā)展。各類工藝參數(shù)控制精度要求極高。從加熱至熱矯直機(jī),至少必須由兩級計算機(jī))實施生產(chǎn)工藝過程全自動控制,同時必須設(shè)置大量的鋼板位置檢測儀表及測溫儀表。國外大多數(shù)寬厚板廠均采用四級計算機(jī)控制43XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.3控制軋制及控制冷卻在型鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用44XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.3.1控制軋制及控制冷卻在棒材生產(chǎn)中的應(yīng)用工藝參數(shù)的特點控制軋制和控制冷卻的工藝參數(shù)控制與普通熱軋工藝相比具有如下特點:(1)控制鋼坯加熱溫度。對于要求強(qiáng)度高而韌性可以稍差的微合金鋼,加熱溫度可以高于1200℃。對以韌性為主要性能指標(biāo)的鋼材,則其加熱溫度要控制在1150℃以下。(2)控制最后幾個軋制道次的軋制溫度。終軋道次的軋制溫度接近Ａｒ3溫度,有時也將終軋溫度控制在(γ+α)兩相區(qū)內(nèi)。45XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義(3)在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)內(nèi)給予足夠的變形量。對微合金鋼要求在900℃～950℃以下的總變形量大于50%,普通碳鋼通過多道次變形累計達(dá)到奧氏體發(fā)生再結(jié)晶。(4)控制軋制后的鋼材冷卻速度、開始快冷溫度、快冷終了溫度,以保證獲得必要的顯微組織。通常要求軋制后的第一冷卻階段冷卻速度要大,第二階段冷卻速度根據(jù)鋼材性能要求而定.46XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義該工藝在螺紋鋼筋生產(chǎn)中的應(yīng)用連軋棒材生產(chǎn)線中,鋼材是在規(guī)定的孔型系統(tǒng)中完成的,變形條件基本固定,不可能進(jìn)行大范圍的變形量調(diào)整。全連軋棒材生產(chǎn)線在生產(chǎn)螺紋鋼筋時,主要是采用控制開軋溫度和終軋溫度的手段來改善變形奧氏體的組織狀態(tài),提高鋼材綜合性能47XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義螺紋鋼筋的控制冷卻螺紋鋼的控制冷卻：利用熱軋螺紋鋼軋后在奧氏體狀態(tài)下很快冷卻,表面淬成馬氏體,隨后由其心部放出余熱進(jìn)行自回火,以提高強(qiáng)度與塑性,改善韌性,得到良好的綜合力學(xué)性能。螺紋鋼的綜合力學(xué)性能和工藝性能,如屈服極限、反彎、沖擊韌性,疲勞壽命和焊接性能等,同螺紋鋼的最后組織狀態(tài)有關(guān)。而獲得何種組織則決定于鋼的化學(xué)成分、螺紋鋼直徑、變形條件、終軋溫度、軋后冷卻條件及自回火溫度等參數(shù)。合理地選擇軋后控制冷卻工藝是獲得所要求螺紋鋼性能的主要任務(wù)48XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義螺紋鋼軋后的控制冷卻工藝包括下三個階段:螺紋鋼表面淬成馬氏體階段：螺紋鋼離開精軋機(jī)后,在終軋溫度下,盡快地進(jìn)入高效冷卻裝置進(jìn)行快速冷卻。螺紋鋼的冷卻速度必須大于使表面層達(dá)到一定深度淬火成馬氏體的臨界溫度,表面溫度低于馬氏體開始轉(zhuǎn)變的臨界溫度,發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。心部由于溫度高仍處在奧氏體狀態(tài),表層則為馬氏體及殘余奧氏體組織,表面馬氏體層的厚度決定于軋后強(qiáng)制冷卻的時間。49XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義自回火階段：

螺紋鋼經(jīng)第一階段快速冷卻后,在冷床上進(jìn)行空冷。由于第一階段快冷造成螺紋鋼截面上各點的溫差較大,心部的熱量將向表面層擴(kuò)散傳導(dǎo),形成馬氏體的自回火。根據(jù)自回火的溫度高低,可以得到回火馬氏體或回火索氏體,表層的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體?？拷砻娴倪^渡層,根據(jù)鋼的成分冷卻條件的不同,奧氏體將轉(zhuǎn)變成貝氏體、屈氏體或索氏體,心部仍處在奧氏體狀態(tài)。這一段時間的長短取決于螺紋鋼直徑大小和前一階段的冷卻條件。50XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義心部的奧氏體轉(zhuǎn)變階段螺紋鋼在冷床上空冷一段時間后斷面上的溫度趨于一致，并同時降溫，達(dá)到奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度，開始相變。根據(jù)鋼的化學(xué)成分、螺紋鋼直徑大小以及前階段的冷卻效果，心部將轉(zhuǎn)變成鐵素體和珠光體或索氏體或貝氏體組織51XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義52XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義螺紋鋼軋后控制冷卻的方法根據(jù)螺紋鋼在軋后快冷前變形奧氏體的再結(jié)晶狀態(tài),螺紋鋼軋后冷卻的效果可以分為兩類:變形的奧氏體已經(jīng)完全再結(jié)晶,變形引起的位錯或亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化作用已經(jīng)消除,變形強(qiáng)化效果減弱或消除,因而強(qiáng)化只能靠相變完成,綜合力學(xué)性能提高不多,但是應(yīng)力腐蝕穩(wěn)定性較高。軋后快冷之前,奧氏體未發(fā)生再結(jié)晶或者僅發(fā)生部分再結(jié)晶,在變形奧氏體中保留或部分保留變形對奧氏體的強(qiáng)化作用,變形強(qiáng)化和相變強(qiáng)化效果相加,可以提高螺紋鋼的綜合力學(xué)性能,但應(yīng)力腐蝕開裂傾向較大。53XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義螺紋鋼軋后控制冷卻的方法:一般可分為兩種：軋后立即冷卻,在冷卻介質(zhì)快速冷卻到規(guī)定的溫度,或者在冷卻裝置中冷卻一定時間后停止快冷,隨后空冷,進(jìn)行自回火。生產(chǎn)小斷面螺紋鋼適合采用此種冷卻方法。先在高速冷卻裝置中用很短時間將螺紋鋼表面過冷到馬氏體轉(zhuǎn)變點以下形成馬氏體,并立即中斷快冷,空冷一段時間,使表面層的馬氏體回火,形成回火索氏體;然后進(jìn)行二冷快冷一定時間,再次中斷快冷進(jìn)行空冷,使螺紋鋼芯部獲得索氏體組織、貝氏體及鐵素體組織（大斷面的螺紋鋼適合采用）。這種冷卻方法獲得的螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度略低,延伸率幾乎相同,而抗腐蝕穩(wěn)定性好。同時,對大斷面鋼材來說,還可以減小內(nèi)外溫差54XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義影響控制冷卻螺紋鋼筋性能的因素加熱溫度加熱溫度影響鋼坯的原始奧氏體晶粒的大小、各道次軋制溫度及終軋溫度,影響道次之間及終軋后的奧氏體再結(jié)晶程度及晶粒大小。當(dāng)其他變形條件一定時,隨加熱溫度的降低控制冷卻后的鋼筋性能明顯提高。如果不降低坯料的加熱溫度,又需要降低終軋溫度,則可以在終軋前設(shè)置快冷裝置,降低終軋前的鋼坯溫度。55XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義變形量控制終軋前幾道次的變形量,將道次變形量與軋制溫度很好的配合,對鋼筋快冷以前獲得均勻的奧氏體組織、防止產(chǎn)生個別粗大晶粒以及造成混晶有重要作用,水冷后可以得到均勻組織。終軋溫度終軋溫度高低決定了奧氏體的再結(jié)晶程度。當(dāng)冷卻條件一定時,直接影響淬火條件和自回火條件。為了保持鋼的自回火溫度相同,在終軋溫度不同時,必須通過改變冷卻工藝參數(shù)來達(dá)到。經(jīng)驗表明,一般終軋溫度較低時鋼筋的強(qiáng)化效果好。終軋到開始快冷的間隔時間。主要影響奧氏體的再結(jié)晶程度,如果軋后鋼筋處于完全再結(jié)晶條件下,高溫下停留時間加長,奧氏體晶粒容易長大,將使鋼筋的力學(xué)性能降低。如果軋后鋼材處于部分再結(jié)晶區(qū),則延長軋后的停留時間,可以增加奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量,快冷之后有利于獲得均勻的組織。軋后為未再結(jié)晶狀態(tài)時,則要求軋后立即快冷,防止發(fā)生部分再結(jié)晶。56XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義冷卻速度:提高冷卻速度可以縮短冷卻器的長度，保證得到鋼筋表面層的馬氏體組織。如果冷卻速度比較低，則用加長冷卻設(shè)備即增加冷卻時間來達(dá)到。一般鋼筋從1030℃到400℃的控制冷卻速度是：10ｍｍ的鋼筋冷卻速度560～760℃/S；12ｍｍ的鋼筋冷卻速度為375～500℃/S；14ｍｍ的鋼筋冷卻速度為325～365℃/S。冷卻速度可通過水量、水壓的調(diào)節(jié)來達(dá)到57XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義力學(xué)性能連軋棒材生產(chǎn)線在生產(chǎn)ＨＲＢ335螺紋鋼筋時充分運用了控制軋制和控制冷卻技術(shù),使產(chǎn)品獲得了良好的力學(xué)性能指標(biāo),隨機(jī)抽取不同規(guī)格ＨＲＢ335螺紋鋼筋樣本量各500批,經(jīng)統(tǒng)計分析58XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.3.2Ｈ型鋼的控制軋制技術(shù)生產(chǎn)屈服強(qiáng)度大于或等于355ＭＰａ，低溫(-20～-60℃)沖擊韌性和焊接性能良好的結(jié)構(gòu)鋼，有兩種不同的工藝———軋后加熱正火和控軋(ＴＭ)工藝能達(dá)到上述要求。ＴＭ工藝比正火工藝有更多優(yōu)點⑴碳當(dāng)量低，焊接性能非常好；⑵可省去離線熱處理，縮短生產(chǎn)時間，生產(chǎn)率大大提高；⑶對Ｈ型鋼的長度沒有限制，產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)。ＴＭ工藝比正火工藝更具競爭力。59XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義盧森堡阿爾貝德Ｄｉｆｆｅｒｄａｎｇｅ廠的ＴＭ工藝特點對成型和溫度同時控制,終軋溫度控制在Ａｒ3以上50℃內(nèi)。終軋溫度控制在Ａｒ3以上還是在Ａｒ3與Ａｒ1之間,所生產(chǎn)的產(chǎn)品性能存在著差異。如果終軋溫度控制在略高于Ａｒ3之上,可以獲得最好的控軋效果。這樣會減少冷作硬化效果,但在焊接期間和消除應(yīng)力退火后的韌性以及金相組織穩(wěn)定性較好。60XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義普通的ＴＭ工藝有以下缺點(1)考慮到軋輥軸承的最大承載能力,其原料厚度最大不得超過50ｍｍ;(2)軋制產(chǎn)品整個橫載面上性能不均勻;(3)通過空冷來控制精確的軋制溫度,需要各道次之間有等待時間,降低了軋機(jī)的生產(chǎn)效率61XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義實現(xiàn)ＴＭＳＣ工藝,可在軋機(jī)上安裝相應(yīng)的水冷裝置,對翼緣腹板過渡區(qū)實行水冷,消除溫差,防止腹板波。該水冷裝置必須具有:(1)均勻地冷卻左右翼緣;(2)不至因飛越翼緣的冷卻水或來自頭部及尾部的剩水而冷卻腹板;(3)由于設(shè)置了大量的噴嘴,維護(hù)保養(yǎng)性能好。為了滿足這些要求,水冷裝置將噴嘴部件設(shè)置在側(cè)導(dǎo)板的本體內(nèi),冷卻水從側(cè)導(dǎo)板的縫隙處噴射出來。ＴＭＳＣ工藝彌補(bǔ)ＴＭ工藝不足,開發(fā)了ＴＭＳＣ工藝(控軋—局部冷卻工藝)。ＴＭＳＣ工藝的目的就是在軋制時對翼緣腹板過渡區(qū)進(jìn)行優(yōu)先局部冷卻,使翼緣溫度均勻分布,從而提高Ｈ型鋼軋件橫截面上性能的均勻性。62XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義圖2顯示了ＴＭＳＣ工藝及普通ＴＭ工藝對40ｍｍ厚優(yōu)質(zhì)Ｈ型鋼翼緣部缺口韌性的影響。從圖中可見,ＴＭＳＣ生產(chǎn)的Ｈ型鋼翼緣部的缺口韌性較均勻,且其值較高63XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義圖4顯示了ＴＭＳＣ工藝和普通ＴＭ工藝生產(chǎn)的355ＴＺＫＯＳ海上用鋼在-40℃條件下,材料厚度對缺口韌性的影響。ＴＭＳＣ工藝鋼的韌性比普通ＴＭ工藝生產(chǎn)的要好,材料的最大可能厚度可以增加。普通ＴＭ工藝生產(chǎn)的Ｈ型鋼翼緣厚度上限為60ｍｍ左右,而ＴＭＳＣ工藝生產(chǎn)的Ｈ型鋼翼緣厚度即使達(dá)到80ｍｍ,其韌性仍然十分優(yōu)異。64XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義實踐證明,ＴＭＳＣ工藝不僅能提高軋機(jī)生產(chǎn)率,而且能改善軋制產(chǎn)品的性能:(1)軋機(jī)生產(chǎn)率提高:根據(jù)緣厚在軋制時進(jìn)行局部冷卻,能使軋機(jī)產(chǎn)量提高5%～15%。這是因為該工藝減少了為達(dá)到最佳終軋溫度而需要等待的時間。(2)質(zhì)量提高:在整個Ｈ型鋼的截面上機(jī)械性能達(dá)到高度的一致,而與材料厚度無關(guān);提高了截面較厚型鋼的性能65XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義ＱＳＴ工藝通過控軋工藝,Ｈ型鋼的性能有了很大改善,然而由于設(shè)備最大容許承載能力的限制,進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能受到一定的限制。ＱＳＴ工藝(淬火—自身回火工藝)提供了一種能避開這種限制的可能性。ＱＳＴ工藝是對終軋后的Ｈ型鋼進(jìn)行快速水冷使其表面生成馬氏體組織,在軋件中心冷卻之前停止冷卻,表面馬氏體組織利用中心余熱進(jìn)行自回火的工藝66XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義實現(xiàn)ＱＳＴ工藝的前提條件是(1)在進(jìn)一步冷卻之前Ｈ型鋼的橫截面溫度要均勻。通過在軋制期間翼緣腹板過渡區(qū)的優(yōu)先冷卻的ＴＭＳＣ工藝來達(dá)到,借助冷卻,使存在的溫差得到平衡(2)橫截面必須均勻冷卻,以獲得均勻的機(jī)械性。為了達(dá)到這個目的,借助于箱式噴水裝置,把冷卻水均勻地噴向整個Ｈ型鋼的橫截面。據(jù)資料介紹,利用實驗研究和實際軋制試驗所建立的數(shù)學(xué)模型,ＱＳＴ工藝已完全可由計算機(jī)控制,如軋制過程中的溫度測量在粗軋機(jī)組和中間機(jī)組上進(jìn)行ＴＭＳＣ冷卻強(qiáng)度、冷卻水量分配以及Ｈ型鋼在ＱＳＴ設(shè)備中的運行速度都得到了控制,這樣,Ｈ型鋼在整個長度和截面上的均勻處理得到了保證67XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義圖6顯示ＱＳＴ工藝對緣厚為40ｍｍＨ型鋼的機(jī)械性能的影響。可以看出,ＱＳＴ工藝大大地提高了它的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性,而且延伸率還相當(dāng)好68XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義目前,用ＱＳＴ工藝所能生產(chǎn)的Ｈ型鋼高度為200～1100ｍｍ,每米重量可達(dá)1400ｋｇ。在將來,可按此工藝生產(chǎn)腹板高1100ｍｍ,翼緣厚140ｍｍ的Ｈ型鋼,其屈服強(qiáng)度達(dá)460ＭＰａ,而碳當(dāng)量卻可控制在035%左右。采用ＱＳＴ工藝可生產(chǎn)新型鋼材,Ｄｉｆｆｅｒｄａｎｇｅ廠就根據(jù)ＱＳＴ工藝中產(chǎn)品化學(xué)成分、產(chǎn)品厚度和機(jī)械性能之間的關(guān)系,研究開發(fā)了一種稱為Ｈｉｓｔａｒ的高強(qiáng)度Ｈ型鋼,對這種Ｈ型鋼已經(jīng)按實際尺寸進(jìn)行了冷熱狀態(tài)下的折疊、彎曲、螺栓和焊接連接件的拉伸、焊接鋼樁的打樁等試驗,均獲得了滿意的效果。69XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義ＱＳＴ工藝的主要優(yōu)點是(1)產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度高,與具有相同化學(xué)成分而未經(jīng)處理的材料相比,其值可提高100～150ＭＰａ;(2)具有較為理想的金相組織,因而獲得了良好的韌性;(3)減少了要求特殊力學(xué)性能Ｈ型鋼中的合金含量,改善了焊接性能;(4)相同原始化學(xué)成分的材料可生產(chǎn)出不同種類的Ｈ型鋼,改變ＱＳＴ工藝條件就可獲得所需要的力學(xué)性能;(5)降低生產(chǎn)成本70XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.4控制軋制和控制冷卻工藝在鋼管生產(chǎn)中的應(yīng)用鋼管的控制軋制、控制冷卻的目的主要有以下幾個方面：1)進(jìn)一步捉高現(xiàn)有品種熱軋鋼管的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，達(dá)到或超過熱處理鋼管的性能，以取消熱處理工藝、簡化生產(chǎn)工藝過程。2)由于取消了調(diào)質(zhì)工藝，簡化了生產(chǎn)過程，縮飯了生產(chǎn)周期，節(jié)省了能耗。3)開發(fā)新品種或生產(chǎn)具有某些特殊組織、性能要求的鋼管。71XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義5.4.1鋼管的控制軋制和控制冷卻

鋼管的控制軋制主要是指變形溫度和變形制度的控制。根據(jù)鋼種的變形奧氏體再結(jié)晶和奧氏體向鐵素體或滲談體和珠光體相變規(guī)律及變形設(shè)備條件，設(shè)計變形溫度和變形量，控制所要求的組織狀態(tài)及晶粒大小，分配備機(jī)組上的總變形和變形溫度范圍。在高溫條件下給予大變形最會得到均勻較細(xì)小的奧氏體組織，為在下一機(jī)組上鋼的變形創(chuàng)造較好的組織條件。在斜軋變形時，由于變形條件的惡劣，變形前鋼材的組織結(jié)構(gòu)不理想將會在斜軋變形時產(chǎn)生某些缺陷。根據(jù)各種軋管機(jī)組變形特點的不同，變形的控制重點可以分別安排在不同機(jī)組上，例如，在變形比較均勻的機(jī)組上分配比較大的變形量，不均勻變形比較大的機(jī)組上分配較小的變形量。在奧氏體末再結(jié)晶區(qū)的溫度范圍內(nèi)時，應(yīng)當(dāng)保證有足夠大的總壓下率。72XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義

控制冷卻主要是指鋼管熱軋過程中在某一機(jī)組之后采用控制鋼材的冷卻速度以保證進(jìn)入下一機(jī)組的鋼材溫度，同時也包括對軋后成品控制冷卻速度。根據(jù)鋼種的不同和對鋼管的性能要求不同，可以采用軋后在某一溫度范圍內(nèi)進(jìn)行快冷然后以空冷的控制冷卻工藝，以獲得細(xì)化的鐵素體組織或者控制碳化物的析出，也可以利用軋后余熱直接淬火成馬氏體再進(jìn)行回火處理。鋼管的控軋和控冷工藝在熱軋鋼管生產(chǎn)中得到普遍采用。它是形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的結(jié)合，能極大程度地提高鋼管的性能。73XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義鋼管控制軋制和控制冷卻的種類1)高溫變形貝氏體化處理：這種方法的特點是使鋼管在熱軋變形后不直接快冷到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，而是先快冷到中溫區(qū)，然后再于靜止的空氣中冷卻，以使變形奧氏體轉(zhuǎn)變成貝氏體，省掉了回火工藝。中溫轉(zhuǎn)變的熱處理設(shè)備安裝在定徑機(jī)或減徑機(jī)之后的水冷設(shè)備的后面。由于鋼中化學(xué)成分的不同，貝氏體相變前的快速冷卻介質(zhì)既可以用水，也可以用水和空氣的混合體。

采用這種工藝生產(chǎn)的鋼管強(qiáng)度指標(biāo)同普通熱軋狀態(tài)相比幾乎增加了一倍，而鋼中酌殘余應(yīng)力不大。這是由于經(jīng)高溫變形貝氏體化后幾乎全是貝氏體組織，而普通熱軋狀態(tài)的組織則是鐵索體、貝氏體、馬氏體和殘余奧氏體的混合體。如果在減徑后進(jìn)行快速冷卻，并進(jìn)行貝氏體處理，由于減徑的變形量加大，則鋼管的力學(xué)性能提高幅度比定徑機(jī)軋后快冷后的鋼管性能好得多。可見加大快速冷卻前的變形量有利于提高控制冷卻的效果。74XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義2)鋼管軋后余熱正火

控制終軋溫度為980℃以上，利用余熱正火和730一760℃高溫回火，則鋼管的持久性能在塑性足夠的情況下比普通熱軋工藝和經(jīng)熱處理后的鋼管性能提高40一60MPa，而且鋼管斷面上的力學(xué)性能是均勻的，并且節(jié)省了一次正火處理的加熱。成分相近的合金結(jié)構(gòu)鋼部可以來用這種控軋和控冷工藝。如合金結(jié)構(gòu)鋼2CrlMov高壓鍋爐管可采用該工藝75XX第五章控制軋制和控制冷卻工藝講義3)鋼管軋后直接淬火鋼管終軋后(減徑或定徑之后)從終軋溫度進(jìn)行直接淬火成馬氏體，并進(jìn)行回火。由于終軋溫度的高低不同則又分為高溫軋制和控冷和低溫軋制和控冷工藝。高溫軋制和控冷：軋制過程中奧氏體（Ar3以上）溫度急冷到AC1溫度以下，而高于Ms溫度以上的某一中